Vento e sol mudam panorama energético

Poucos países desenvolvidos se empenham mais que a Alemanha para descobrir soluções para o aquecimento global. Atualmente, símbolos altaneiros desse empenho estão surgindo no meio do mar do Norte.

Situadas a 95 quilômetros do continente, turbinas eólicas da altura de edifícios de 60 andares têm preço unitário de US$ 30 milhões (R$ 70,5 milhões).

Até o final do ano, um grande número de novas turbinas enviará energia elétrica de baixa emissão de poluentes para cidades alemãs a centenas de quilômetros de distância, no sul. As turbinas integram a ambiciosa tentativa da Alemanha de refazer seu sistema de energia elétrica, um projeto que vem gerando resultados surpreendentes: em breve, 30% da energia elétrica do país vêm de fontes renováveis.

Muitos países menores superam a marca, mas a Alemanha é a maior potência a atingir esse nível, que é mais que o dobro da porcentagem dos EUA.

A aposta alemã em energia renovável também tem implicações muito além de suas fronteiras. Ao criar uma enorme demanda por turbinas eólicas e painéis solares, o país atraiu fabricantes chineses para o mercado, o que reduz os custos com uma velocidade impensável há poucos anos.

Executivos de companhias de eletricidade em todo o mundo estão vendo tecnologias antes consideradas irrelevantes começarem a ameaçar seus planos de negócios há muito consolidados.

Conflitos estão surgindo nos EUA em relação às futuras regras da energia renovável. Muitos países pobres, que antes pretendiam construir usinas elétricas a carvão para suprir suas populações, estão analisando se é possível saltar a etapa dos combustíveis fósseis e partir direto para a construção de sistemas energéticos limpos.

Já existe uma avaliação clara das consequências disso na Alemanha: as mudanças devastaram suas companhias públicas de eletricidade, cujos lucros com energia despencaram.

Um padrão semelhante pode ser observado em outros lugares. Alguns estados americanos, impacientes com a morosidade em Washington, estabeleceram suas próprias metas para obter 20% ou 30% de energia renovável até 2020.

O plano de transição energética na Alemanha se chama "energiewende". O país é apontado mundialmente como um exemplo de que é possível transformar o sistema global de energia.

Especialistas dizem que o setor de energia elétrica está entrando em um período de turbulência sem precedentes em 130 anos, um abalo comparável ao sofrido nos últimos anos por companhias aéreas, a indústria fonográfica e a telefonia.

A potencial contrapartida é formidável: um sistema de energia elétrica mais ecológico, com menos poluição. Não se sabe ainda se o sistema pode ser alterado com rapidez suficiente para reverter os perigosos níveis atuais do aquecimento global.

"Tenho certeza de que o vento e o sol serão as principais fontes de energia, não só na Alemanha, mas no mundo inteiro", afirmou Patrick Graichen, que dirige o centro Agora Energiewende. "A questão é como assegurar que essa transição se transforme em uma história de sucesso."

A Alemanha gastou mais de US$ 140 bilhões (R$ 329 bilhões) em seu programa, oferecendo vantagens para os que quisessem instalar painéis solares, turbinas eólicas, usinas de biogás e outras fontes renováveis de energia.

O plano é financiado por meio de sobretaxas nas contas de energia elétrica, as quais geralmente são de cerca de US$ 280 (R$ 658) por ano para uma família alemã típica. Parte disso tem sido compensado com fontes renováveis, que reduziram os preços da energia elétrica no atacado.

O programa gerou imensas economias de escala, com a venda global de painéis solares dobrando a cada 21 meses ao longo da década passada, e os preços tendo queda de cerca de 20% a cada período desses.

"Os alemães não estão comprando energia, e sim quedas de preço", disse Hal Harvey, que dirige um centro de pesquisa sobre energia em San Francisco (EUA).

Essas oscilações fizeram alguns fabricantes de painéis americanos abandonarem o ramo, queixando-se dos subsídios do governo chinês para seus fabricantes, que se apoderaram de grandes fatias do mercado.

Todavia, o declínio também abriu uma oportunidade para proprietários de residências e empresas americanas como a Lennar, a segunda maior construtora residencial do país. Em cem loteamentos na Califórnia, quem compra uma casa nova ganha painéis solares no telhado.

A Lennar continua sendo proprietária dos painéis e faz contratos de 20 anos para vender aos donos das casas a energia gerada em seus telhados, dando um desconto de 20% em relação aos preços da companhia de eletricidade.

"A ideia é muito simples. Basta dizer ao cliente que, com isso, ele fará uma grande economia", disse David J. Kaiserman, da Lennar.

Após quedas drásticas nos últimos anos, o preço da energia agora é competitivo em relação ao custo de usinas elétricas a carvão em algumas regiões dos EUA.

A queda no custo da energia renovável é um problema em potencial para empresas elétricas. Elas lucram muito nas horas do dia com maior demanda de energia, impondo preços altos. A energia solar pode ser particularmente prejudicial para essas empresas, pois reduz os preços no atacado durante os períodos de pico.

Embora esteja se expandindo rapidamente, a energia solar ainda equivale a menos de 1% da energia gerada nos EUA.

Algumas companhias públicas de eletricidade começaram a atacar as diretrizes que estimulam os painéis, ao passo que outras entram no mercado de energia solar.

Empresas novatas com rápido crescimento oferecem aluguel de painéis solares para proprietários de residências, com financiamento bancário. O epicentro desse movimento é a Califórnia, cuja meta é contar com 33% de energia renovável até 2020.

Na Alemanha, onde os painéis solares suprem 7% do consumo de energia e as turbinas eólicas, cerca de 10%, os preços da energia no atacado despencaram nas horas mais rentáveis do dia.

"Demoramos para entrar no mercado de energias renováveis e agora talvez seja tarde demais", disse nesta primavera Peter Terium, diretor-executivo da megacompanhia pública RWE, quando anunciou um prejuízo anual de US$ 3,8 bilhões (R$ 8,9 bilhões).

As grandes empresas de eletricidade alemãs têm sido obrigadas a modular rapidamente a produção em suas usinas elétricas convencionais para compensar a energia renovável intermitente.

Como as usinas não são necessariamente lucrativas quando operadas dessa maneira, essas companhias ameaçam fechar algumas unidades que, segundo analistas, são necessárias como reserva emergencial para o país.

Outro componente que complica a situação é a determinação do governo a acabar com as usinas nucleares alemãs em dez anos.

À medida que o plano progride e elimina uma fonte de energia com baixa emissão de poluentes, a redução dos gases de efeito estufa na Alemanha chegou a um impasse.

Os problemas cresceram com tamanha rapidez que o governo tenta desacelerar a transição, o que não é bem aceita pela opinião pública.

Há poucos dias, enquanto participava de uma passeata com milhares de manifestantes em uma rua de Berlim, Reinhard Christiansen, diretor de uma pequena empresa especializada em energia renovável na cidade de Ellhöft, disse: "Nosso temor é que o governo esteja tentando frear a transição energética".

Especialistas dizem que as novas regras do mercado poderiam manter os custos em um patamar razoável. Algumas inovações recomendadas por eles já foram adotadas em parte.

Desenvolvidas nos EUA e sob estudo na Alemanha, elas incluem pagamentos regulares para persuadir companhias públicas de eletricidade a manter de reserva algumas usinas que usam combustíveis fósseis.

Porém, é provável que as maiores inovações se concentrem nos hábitos de consumo de energia.

A Apple e o Google, por exemplo, investem bilhões em negócios que aproveitem as novas oportunidades. Isso inclui ajudar proprietários de casas a administrar seu consumo de energia.

Os preços da energia elétrica, em vez de calculados por mês, poderiam variar em tempo real. Altas nos preços estimulariam a economizar. Inversamente, chips instalados em aparelhos como aquecedores de água poderiam ligá-los quando houvesse abundância de energia e preços baixos.

Para os alemães, a imprevisibilidade da energia renovável em terra firme explica o interesse pelo vento em alto-mar. As brisas constantes no mar do Norte e no mar Báltico garantem que as turbinas por lá produzam bem mais energia do que turbinas em terra.

É por isso que três companhias de eletricidade virtualmente passaram a controlar a ilha de Heligoland. Ela se tornou a base de operações para as fazendas eólicas enormes que estão instalando.

Por ora, as fazendas oneram em bilhões os custos para consumidores que já arcam com painéis solares, turbinas eólicas no continente, usinas de biogás e na transição para energia renovável.

Pesquisas, porém, indicam que os alemães estão dispostos a carregar esse fardo. "A Alemanha é um país rico", disse Markus Steigenberger, analista do Agora. "É uma dádiva para o mundo."

Sol e vento alteram a equação energética

Poucos países desenvolvidos se empenham mais que a Alemanha para descobrir soluções para o aquecimento global. Atualmente, símbolos altaneiros desse empenho estão surgindo no meio do mar do Norte.

Situadas a 95 quilômetros do continente, turbinas eólicas da altura de edifícios de 60 andares têm preço unitário de US$ 30 milhões (R$ 70,5 milhões).

Até o final do ano, um grande número de novas turbinas enviará energia elétrica de baixa emissão de poluentes para cidades alemãs a centenas de quilômetros de distância, no sul.As turbinas integram a ambiciosa tentativa da Alemanha de refazer seu sistema de energia elétrica, um projeto que vem gerando resultados surpreendentes: em breve, 30% da energia elétrica do país vêm de fontes renováveis.

Muitos países menores superam a marca, mas a Alemanha é a maior potência a atingir esse nível, que é mais que o dobro da porcentagem dos EUA.

A aposta alemã em energia renovável também tem implicações muito além de suas fronteiras. Ao criar uma enorme demanda por turbinas eólicas e painéis solares, o país atraiu fabricantes chineses para o mercado, o que reduz os custos com uma velocidade impensável há poucos anos.

Executivos de companhias de eletricidade em todo o mundo estão vendo tecnologias antes consideradas irrelevantes começarem a ameaçar seus planos de negócios há muito consolidados.

Conflitos estão surgindo nos EUA em relação às futuras regras da energia renovável.

Muitos países pobres, que antes pretendiam construir usinas elétricas a carvão para suprir suas populações, estão analisando se é possível saltar a etapa dos combustíveis fósseis e partir direto para a construção de sistemas energéticos limpos.

Já existe uma avaliação clara das consequências disso na Alemanha: as mudanças devastaram suas companhias públicas de eletricidade, cujos lucros com energia despencaram.

Um padrão semelhante pode ser observado em outros lugares. Alguns estados americanos, impacientes com a morosidade em Washington, estabeleceram suas próprias metas para obter 20% ou 30% de energia renovável até 2020.

O plano de transição energética na Alemanha se chama "energiewende". O país é apontado mundialmente como um exemplo de que é possível transformar o sistema global de energia.

Especialistas dizem que o setor de energia elétrica está entrando em um período de turbulência sem precedentes em 130 anos, um abalo comparável ao sofrido nos últimos anos por companhias aéreas, a indústria fonográfica e a telefonia.

A potencial contrapartida é formidável: um sistema de energia elétrica mais ecológico, com menos poluição. Não se sabe ainda se o sistema pode ser alterado com rapidez suficiente para reverter os perigosos níveis atuais do aquecimento global.

"Tenho certeza de que o vento e o sol serão as principais fontes de energia, não só na Alemanha, mas no mundo inteiro", afirmou Patrick Graichen, que dirige o centro Agora Energiewende. "A questão é como assegurar que essa transição se transforme em uma história de sucesso."

A Alemanha gastou mais de US$ 140 bilhões (R$ 329 bilhões) em seu programa, oferecendo vantagens para os que quisessem instalar painéis solares, turbinas eólicas, usinas de biogás e outras fontes renováveis de energia.

O plano é financiado por meio de sobretaxas nas contas de energia elétrica, as quais geralmente são de cerca de US$ 280 (R$ 658) por ano para uma família alemã típica. Parte disso tem sido compensado com fontes renováveis, que reduziram os preços da energia elétrica no atacado.

O programa gerou imensas economias de escala, com a venda global de painéis solares dobrando a cada 21 meses ao longo da década passada, e os preços tendo queda de cerca de 20% a cada período desses.

"Os alemães não estão comprando energia, e sim quedas de preço", disse Hal Harvey, que dirige um centro de pesquisa sobre energia em San Francisco (EUA).

Essas oscilações fizeram alguns fabricantes de painéis americanos abandonarem o ramo, queixando-se dos subsídios do governo chinês para seus fabricantes, que se apoderaram de grandes fatias do mercado.

Todavia, o declínio também abriu uma oportunidade para proprietários de residências e empresas americanas como a Lennar, a segunda maior construtora residencial do país. Em cem loteamentos na Califórnia, quem compra uma casa nova ganha painéis solares no telhado.

A Lennar continua sendo proprietária dos painéis e faz contratos de 20 anos para vender aos donos das casas a energia gerada em seus telhados, dando um desconto de 20% em relação aos preços da companhia de eletricidade.

"A ideia é muito simples. Basta dizer ao cliente que, com isso, ele fará uma grande economia", disse David J. Kaiserman, da Lennar.

Após quedas drásticas nos últimos anos, o preço da energia agora é competitivo em relação ao custo de usinas elétricas a carvão em algumas regiões dos EUA.

A queda no custo da energia renovável é um problema em potencial para empresas elétricas. Elas lucram muito nas horas do dia com maior demanda de energia, impondo preços altos. A energia solar pode ser particularmente prejudicial para essas empresas, pois reduz os preços no atacado durante os períodos de pico.

Embora esteja se expandindo rapidamente, a energia solar ainda equivale a menos de 1% da energia gerada nos EUA.

Algumas companhias públicas de eletricidade começaram a atacar as diretrizes que estimulam os painéis, ao passo que outras entram no mercado de energia solar.

Empresas novatas com rápido crescimento oferecem aluguel de painéis solares para proprietários de residências, com financimaneto bancário. O epicentro desse movimento é a Califórnia, cuja meta é contar com 33% de energia renovável até 2020.

Na Alemanha, onde os painéis solares suprem 7% do consumo de energia e as turbinas eólicas, cerca de 10%, os preços da energia no atacado despencaram nas horas mais rentáveis do dia.

"Demoramos para entrar no mercado de energias renováveis e agora talvez seja tarde demais", disse nesta primavera Peter Terium, diretor-executivo da megacompanhia pública RWE, quando anunciou um prejuízo anual de US$ 3,8 bilhões (R$ 8,9 bilhões).

As grandes empresas de eletricidade alemãs têm sido obrigadas a modular rapidamente a produção em suas usinas elétricas convencionais para compensar a energia renovável intermitente.

Como as usinas não são necessariamente lucrativas quando operadas dessa maneira, essas companhias ameaçam fechar algumas unidades que, segundo analistas, são necessárias como reserva emergencial para o país.

Outro componente que complica a situação é a determinação do governo a acabar com as usinas nucleares alemãs em dez anos.

À medida que o plano progride e elimina uma fonte de energia com baixa emissão de poluentes, a redução dos gases de efeito estufa na Alemanha chegou a um impasse.

Os problemas cresceram com tamanha rapidez que o governo tenta desacelerar a transição, o que não é bem aceita pela opinião pública.

Há poucos dias, enquanto participava de uma passeata com milhares de manifestantes em uma rua de Berlim, Reinhard Christiansen, diretor de uma pequena empresa especializada em energia renovável na cidade de Ellhöft, disse: "Nosso temor é que o governo esteja tentando frear a transição energética".

Especialistas dizem que as novas regras do mercado poderiam manter os custos em um patamar razoável. Algumas inovações recomendadas por eles já foram adotadas em parte.

Desenvolvidas nos EUA e sob estudo na Alemanha, elas incluem pagamentos regulares para persuadir companhias públicas de eletricidade a manter de reserva algumas usinas que usam combustíveis fósseis.

Porém, é provável que as maiores inovações se concentrem nos hábitos de consumo de energia.

A Apple e o Google, por exemplo, investem bilhões em negócios que aproveitem as novas oportunidades. Isso inclui ajudar proprietários de casas a administrar seu consumo de energia.

Os preços da energia elétrica, em vez de calculados por mês, poderiam variar em tempo real. Altas nos preços estimulariam a economizar. Inversamente, chips instalados em aparelhos como aquecedores de água poderiam ligá-los quando houvesse abundância de energia e preços baixos.

Para os alemães, a imprevisibilidade da energia renovável em terra firme explica o interesse pelo vento em alto-mar. As brisas constantes no mar do Norte e no mar Báltico garantem que as turbinas por lá produzam bem mais energia do que turbinas em terra.

É por isso que três companhias de eletricidade virtualmente passaram a controlar a ilha de Heligoland. Ela se tornou a base de operações para as fazendas eólicas enormes que estão instalando.

Por ora, as fazendas oneram em bilhões os custos para consumidores que já arcam com painéis solares, turbinas eólicas no continente, usinas de biogás e na transição para energia renovável.

Pesquisas, porém, indicam que os alemães estão dispostos a carregar esse fardo. "A Alemanha é um país rico", disse Markus Steigenberger, analista do Agora. "É uma dádiva para o mundo."

Fonte: The New York Times

A Idade e o Olho

O olho humano é um sistema óptico composto por duas lentes espessas (a córnea e o cristalino), um diafragma (a íris) e um anteparo (a retina). Esses elementos estão representados na figura 1, que também apresenta alguns dados relevantes sobre eles.

Dados para a figura 1

	raio(mm)	espessura(mm)	índice de refração	meio
1	r1 = 7,8		1	ar
2	r2 = 6,5	e2 = 0,55	1,3771	córnea
3	r3 = 10,2	e3 = 3,05	1,3374	humor aquoso, íris
4	r4 = 6,0	e4 = 4,00	1,420	músculo ciliar, cristalino
5	r5 = 12,3	e5 = 16,60	1,336	humor vítreo, retina

Como as distâncias entre os elementos ópticos do olho são constantes, para se ter sobre a retina imagens nítidas de objetos observados a diferentes distâncias, devemos variar a distância focal do cristalino. Isto se dá através da sua compressão, por meio dos músculos ciliares. Assim, quando observamos um objeto infinitamente distante, como por exemplo, uma estrela, os músculos ciliares estão totalmente relaxados. E, ao contrário, quando observamos um objeto o mais próximo possível, os músculos ciliares estão em máxima tensão.

Com os dados apresentados na figura 1, vê-se que não há grande diferença entre os índices de refração do humor vítreo, do humor aquoso e do cristalino. Sendo assim, a luz que penetra no olho se refrata principalmente na córnea. O cristalino desempenha um papel de ajuste fino na focalização, mecanismo esse que chamamos de acomodação. À medida que o ser humano envelhece, o cristalino perde flexibilidade, fazendo com que os músculos ciliares tenham cada vez mais dificuldade para comprimi-lo. A perda da capacidade de acomodar com a idade chama-se presbiopia.

Chamamos de ponto próximo à distância mínima capaz de nos permitir visão nítida. Devido à perda de flexibilidade do cristalino com a idade, o ponto próximo aumenta durante a vida. A relação entre a idade e o ponto próximo está representada no gráfico da figura 2.

ACOMODAÇÃO

A convergência de uma lente é o inverso de sua distância focal. A unidade SI da convergência é a dioptria (1di = 1m-1). A acomodação pode ser determinada por meio da convergência do cristalino. Se tomarmos como referência para acomodação a convergência do cristalino não comprimido, a variação da convergência na acomodação pode ser vista no gráfico da figura 3. Por ele, vê-se que, para o olho humano, o "infinito óptico" a 6m é uma boa aproximação.

PRESBIOPIA

A presbiopia, representada por meio da relação entre a acomodação máxima e a idade, pode ser vista no gráfico da figura 4.

A presbiopia não deve ser confundida com defeito de visão. Ela ocorre em todas as pessoas. Começa a ser percebida na faixa etária dos quarenta, quando surge, por exemplo, a necessidade de se afastar um jornal para a leitura. A partir de então, o uso de lentes para visão de perto torna-se inevitável. Contudo, é importante destacar que, quem nunca tiver defeito de visão, também não terá dificuldade para ver à distância.

Fonte: FOLHEtim - O Jornalzinho da galera da Física (MAIO/1999)

Uma analogia para D.D.P. - Não confunda TPM com DDP

Ao explicar o conceito de voltagem ou diferença de potencial elétrico (DDP), bem como sua relação com a corrente elétrica, o professor em geral necessita de analogias e exemplos que facilitem para os alunos a compreensão  desses conceitos. É comum, por exemplo, traçar um paralelo entre as diferenças de pressão hidrostática das colunas de líquido e a voltagem num circuito elétrico. O escoamento de líquido devido à diferença de pressão (d.d.p.) ilustra o que acontece com a corrente elétrica quando uma diferença de potencial elétrico (ou de "pressão elétrica) é aplicada aos terminais de um elemento. A analogia, apesar de bastante esclarecedora, nem sempre é fácil de ser apresentada na prática, tornando-se apenas exercício  mental ou "experiência de quadro-negro". A seguir apresentamos uma sugestão de fácil montagem para ilustrar o conceito de DDP, baseado não somente na diferença de pressão das colunas de líquido mas também na pressão do ar.

De posse de tubos de plástico de diferentes diâmetros (tubos utilizados em aquários são ideais para esta experiência), uma certa quantidade de algodão (ou lã de vidro) e um copo d'água, podemos fazer a montagem que está esquematizada na figura que ilustra este artigo.

Ao soprarmos por uma extremidade do tubo, geramos uma corrente de ar, que tem o papel análogo ao da corrente elétrica. A coluna de água que se encontra no tubo inferior se desloca caracterizando uma diferença de pressão (DDP). Observe que esse barômetro de água funciona exatamente como se fosse um voltímetro conectado às duas extremidades de um resistor. Uma certa quantidade de lã colocada no interior do tubo superior resiste à passagem do ar, fazendo o papel do resistor. O ar que sai do tubo na extremidade que se encontra imersa num recipiente com água produz bolhas. Quanto maior a quantidade de bolhas por unidade de tempo,  maior a corrente produzida. Vejamos algumas semelhanças entre esse aparato e um circuito elétrico real:

• Se não houver diferença nas alturas das colunas de líquido (que equivale ao voltímetro estar marcando DDP nula) não haverá corrente de ar, analogamente à relação entre corrente e diferença de potencial.

• Aumentando-se a diferença de pressão, aumenta-se a quantidade de bolhas (corrente de ar), de modo análogo à relação entre a d.d.p. e a corrente elétrica.

• Não há corrente fluindo através do voltímetro. De fato, um voltímetro ideal possui resistência infinita, e apenas mede a diferença de potencial (pressão) entre dois pontos do circuito.

• O ar flui da região de alta pressão para aquela de baixo pressão, analogamente à corrente elétrica que se move da região de maior para a de menor potencial.

• As bolhas surgem no recipiente quase que imediatamente após o sopro na extremidade oposta, assim como a corrente elétrica responde quase que instantaneamente à aplicação da diferença de potencial.

Pode-se explorar ainda mais essa analogia, trocando-se o tubo com a lã por outros (com diferente características) e analisar a relação entre a resistência e as características do "condutor". Indo além, pode-se também explorar as ligações em série e paralelo de resistores diferentes.

Acreditamos que esse modelo, apesar de muito simples, pode ainda ser  utilizado para explicar outras propriedades de um circuito elétrico.

Fonte: FOLHEtim - O Jornalzinho da galera da Física (MAIO/1999)

A termologia e o corpo humano - TÁ FRIO PACA

O que nos faz perceber a temperatura externa - em gradações que vão do "frio congelante" ao "quente escaldante"- são basicamente três tipos de receptores (fibras nervosas) que se encontram espalhados por toda a superfície corporal: os receptores do frio, do quente e os receptores da dor. Esses receptores transmitem as informações para o cérebro, provocando sensações que vão do agradável (pense num banho morno no inverno, ou num mergulho na praia, no verão) ao desconforto, podendo

chegar à dor (já encostou o dedo num ferro quente?).

A figura (1) mostra a intensidade com que os três tipos de receptores - do frio, do quente e da dor - respondem à temperatura externa. Observe que os receptores da dor são acionados nos extremos do "frio congelante" e do "quente escaldante"; por isso acabam fazendo com que não possamos distingui-los, pois ambos - frio e quente exagerados - provocam a mesma sensação dolorosa.

Em ambientes secos, uma pessoa nua (e, portanto, em contato direto com o ambiente) pode suportar temperaturas que vão de 70ºC até 13ºC. Já em ambientes úmidos (dentro da água, por exemplo) esses limites são muito menores: as nossas células são capazes de suportar temperaturas de no máximo 45ºC e, no mínimo, 15ºC (esses valores referem-se à média dos indivíduos. A figura (2) mostra, para testes realizados com muitas pessoas, a curva da distribuição da temperatura cutânea mínima que causa dor). A 45ºC tem início o chamado ciclo da histamina, isto é, o primeiro estágio da queimadura e o início do mecanismo da dor. É por isso que você não consegue manter por mais do que alguns segundos sua mão dentro de uma vasilha com água a 50ºC, por exemplo. Do mesmo modo, você não conseguirá demorar-se num banho de rio ou de mar se a temperatura for inferior a 15ºC. Pessoas expostas a água gelada durante 20 a 30 minutos podem morrer por parada cardíaca; em expedições a lugares ainda mais frios - como por exemplo ao Himalaia ou à Antártica - é possível que pessoas não protegidas devidamente "percam" partes do corpo que congelam (geralmente pedaços das orelhas e dedos dos pés e das mãos). Esse congelamento é conhecido como ulceração pelo frio, e acontece porque temperaturas excessivamente baixas provocam obstrução da circulação periférica, com a conseqüente necrose (morte) dos tecidos celulares.

A temperatura corporal

 • A temperatura normal

Quando falamos em temperatura corporal normal, devemos distinguir a temperatura central da temperatura cutânea. Para uma pessoa sadia, a temperatura interna - ou central - do corpo permanece praticamente constante (variações máximas de 0,6ºC), independente da temperatura externa. Já a temperatura da pele - ou cutânea - varia numa faixa mais ampla, em função do contato direto com o meio ambiente. Para a maioria das pessoas, a temperatura interna normal situa-se entre 36,7ºC e 37ºC (quando medida na boca). No entanto, ela pode sofrer variações, dependendo da atividade física, do estado emocional e da temperatura ambiente, como mostra a figura (3). O próprio metabolismo pode produzir variações na temperatura normal de uma pessoa: a temperatura pela manhã pode chegar a ser da ordem de 1ºC mais baixa do que à tarde. 

• A hipotermia

Temperaturas corporais inferiores a 35ºC levam a uma situação denominada hipotermia, que produz uma tal diminuição do metabolismo basal que pode, inclusive, levar à morte. Quanto menor for a temperatura, menor será o tempo de tolerância do organismo. Considera-se hipotermia moderada temperaturas entre 35ºC e 32ºC. Nesta faixa, já ocorre comprometimento do metabolismo. A hipotermia é considerada média em temperaturas entre 32ºC e 28ºC; nesse caso, já tem início a perda de consciência e o descontrole motor. Em temperaturas inferiores a 28ºC, a hipotermia é considerada severa; se mantida por tempo prolongado, pode causar danos para o sistema circulatório, cérebro e coração. A morte por hipotermia ocorre entre 16ºC e 21ºC.

• A febre

A febre refere-se à temperatura corporal acima da faixa considerada normal. Ela ocorre por anormalidades no cérebro ou quando são liberadas no organismo substâncias denominadas pirogênios (toxinas capazes de interferir no centro regulador de temperatura, o hipotálamo). Estas substâncias são produzidas por bactérias ou por células do próprio organismo em processo de degeneração. É por isso que a febre é um alerta de que algo não vai bem no organismo.

Quando a temperatura ultrapassa 41ºC, ocorre o que se denomina intermação. A intermação pode pro-duzir tonteira, delírio e até mesmo perda da consciência. Se durar muito tempo (em alguns casos, até mesmo poucos minutos), pode provocar desequilíbrio no sistema nervoso central e, como conseqüência, produzir lesões cerebrais fatais (conhecido vulgarmente por "queimar os miolos").

A intermação também pode ocorrer quando o corpo é exposto durante muito tempo em ambientes altamente aquecidos (como, por exemplo, passar um dia inteiro na praia, no verão carioca). Geralmente denominado in-solação, esse estado não deve ser con-fundido com a febre, uma vez que a insolação é causada pela incapacida-de dos sistemas reguladores de manterem a temperatura normal do cor-po, face à alta temperatura do ambiente. Ela é geralmente acompanhada de desidratação (perda de água e sais minerais). Neste caso, o tratamento é basicamente feito através de esfriamento da pele com água gela-da, repouso em ambiente fresco e hidratação.

• Os termômetros clínicos

Medimos a temperatura do corpo humano através de termômetros especiais os termômetros clínicos. Eles diferem dos termômetros que utiliza-mos para medir a temperatura ambi-ente porque nestes a leitura aumenta ou diminui continuamente, conforme o ambiente fica mais quente ou mais frio. Já os termômetros clínicos, uma vez retirados do paciente, devem manter registrada a temperatura que mediram. Os três tipos mais usados hoje em dia são: o termômetro de mercúrio, o digital e o termográfico.

Mecanismos de regulação da temperatura corporal

1. Mecanismos naturais

O homem é um animal homeotérmico, ou seja, mantém um controle de temperatura que não o deixa entrar em equilíbrio térmico com o ambiente (como acontece, por exemplo, com um objeto inerte). Esta regulação "natural" é feita através de processos que procuram dificultar o fluxo de calor do corpo para o ambiente, em dias frios, e facilitar esse fluxo, em dias quentes.

A velocidade do fluxo de calor é determinada principalmente por dois fatores: pela capacidade de troca térmica entre a superfície corporal e o meio exterior e pela rapidez com que o calor é conduzido entre a parte interna e a superfície do corpo.

O primeiro fator está diretamente associado ao sistema que isola o corpo humano do ambiente. Ele é formado pela pele, pelos tecidos subcutâneos e, principalmente, pela camada de gordura (é por isso que as pessoas mais gordas suportam mais o frio do que os magros, embora sofram mais em dias quentes). Já o segundo está intimamente ligado à circulação, como veremos a seguir.

. Quando a temperatura ambiente é menor que a do corpo

Nesse caso, a pele deve dificultar o fluxo de calor de dentro para fora do corpo. Mesmo assim, há perdas por irradiação, condução e evaporação:

. Irradiação: ocorre em função da emissão, pelo corpo, de raios infravermelhos (se a pessoa está nua, e a temperatura ambiente por volta de 20C, cerca de 60% da per-da de calor se dá por este processo);

Condução: nas condições anteriores, cerca de 15% das perdas ocorrem em virtude da transferência de calor do corpo para o ar, por condução. Cabem aqui duas observações:

a) Sendo o ar mau condutor e possuindo baixo calor específico, a tendência é que rapidamente se forme uma fina camada de ar em torno do corpo, com a mesma temperatura da pele, que "isola" o corpo do resto do ambiente. A partir daí, a transferência por condução cessa, a não ser que este ar seja removido por convecção. A convecção do ar - e, em consequência, a perda de calor por condução - pode ser acelerada através do vento (para baixas velocidades, a perda aumenta aproximadamente com a raiz quadrada da velocidade do vento);

b) Se estamos dentro da água, a perda de calor por condução é muito mais acentuada que no ar (por isso sentimos mais frio dentro da água a 21ºC, por exemplo, do que no ar à mesma temperatura). Isso acontece porque a água, além de possuir maior calor específico do que o ar, também conduz melhor o calor, impedindo a formação da tal camada isolante.

. Evaporação: mesmo quando não estamos suando, o corpo perde, por evaporação através da pele e pelos pulmões, cerca de meio litro de água por dia. Considerando que o calor latente de vaporização da água vale 540cal/g, é só fazer as contas!

O organismo também deve impedir a queda da temperatura central, dificultando o fluxo de calor do interior para a superfície. Para tanto, o principal mecanismo é circulatório: há uma diminuição da circulação periférica, ou seja, uma vaso constrição periférica (e, como a quantidade de sangue é fixa, há uma consequente vasodilatação interna). Esse processo dificulta o transporte de calor pelo sangue, do interior para a superfície. É por isso que usamos pedras de gelo, quando queremos produzir uma vasoconstrição periférica.

Mesmo com todos esses mecanismos, as perdas de calor ocorrem, e devem ser compensadas com a "produção" interna de energia, que é obtida pela combustão dos alimentos. Por isso, devemos comer alimentos que liberam mais calorias no inverno do que no verão. Os esquimós, por exemplo, possuem uma alimentação riquíssima em gordura animal.

• Quando a temperatura ambiente é maior que a do corpo

Nesse caso, a pele deve dificultar o fluxo de calor do ambiente para o corpo (para isso ela é isolante!). No entanto, como a temperatura corporal é mais baixa que a do ambiente, sempre haverá passagem de calor (por radiação e condução) de fora para dentro, pois o isolamento não é perfeito. Para que o corpo não esquente, é necessário facilitar o fluxo de calor dele para o ambiente.

O principal mecanismo de transferência ocorre através da pele, pela evaporação de líquido (por isso, suamos muito em dias quentes). Outra parte significativa da transferência de calor ocorre na evaporação da umidade através das vias respiratórias. Finalmente, uma pequena quantidade de calor é dissipada in-ternamente no aquecimento de alimentos e bebidas ingeridos frios. Por ser agora o principal mecanismo regulador da temperatura, qualquer fator que dificulte a evaporação poderá causar um aumento da temperatura corporal. Isso pode ocorrer por fatores congênitos - pessoas que nascem sem as glândulas sudoríparas - ou pelo uso de roupas inadequadas.

Internamente, a circulação funciona de modo inverso ao caso anterior: para facilitar a condução do calor do interior do corpo para a superfície, há um aumento da circulação periférica e diminuição da in-terna. É por isso que usamos bolsas de água quente, quando queremos produzir uma vasodilatação periférica.

2. As roupas

Excetuando-se os índios que ainda vivem nus e que, portanto, só contam com os mecanismos naturais de regulação, nós, os "civilizados", contamos também com as roupas para ajudar (ou atrapalhar) a manutenção da temperatura corporal.

Em primeiro lugar, temos a questão das cores. Roupas escuras absorvem mais a radiação que as claras, de modo que ao usar uma camisa preta em dia ensolarado, você estará dando muito mais trabalho às suas glândulas sudoríparas!

Por outro lado, a roupa conserva, entre ela e o corpo, uma camada de ar em repouso, impedindo a convecção. Colabora, portanto, para a criação de mais uma camada isolante em torno do corpo, a qual, como vimos, dificulta a troca de calor por condução. Se isso é bom no inverno, é péssimo no verão, quando devemos facilitar a perda de calor pelo corpo. Portanto, abaixo os ternos e gravatas no verão! Verão foi feito para se usar roupas claras, folgadas e leves (os antigos "malandros" cariocas sabiam disso!

Mais uma vez, vamos buscar nos esquimós um ótimo exemplo da Física aplicada ao cotidiano. Suas roupas, além de grossas (mais isolamento, menos perda de calor por condução), possuem, por dentro, uma fina camada metálica (refletora). Assim, a parcela de calor irradiada pelo corpo retorna para ele. Ou seja: a roupa do esquimó é uma verdadeira garrafa térmica! O problema dessas roupas é com a umidade: a roupa molhada - ou apenas úmida - diminui em cerca de 20 vezes sua eficácia na proteção do corpo (novamente, a causa é a diferença, entre água e ar, no que diz respeito ao calor específico e condutibilidade térmica). Daí o grande cuidado que eles devem ter em não deixar a roupa ficar úmida. Lembre-se disso quando for passar o fim de semana na serra!

Fonte: FOLHEtim - O Jornalzinho da galera da Física (MAIO/1999)

Seres do mar usam ‘invisibilidade’ como forma de defesa

Os oceanos, que compõem mais de 90% do espaço habitável da Terra, estão cheios de animais quase invisíveis. Para ilustrar o porquê disso, o professor de biologia Sönke Johnsen, da Universidade Duke no Estado da Carolina do Norte, iniciou uma palestra recente pintando um cenário macabro. Imaginou que um homem armado irrompesse no recinto naquele momento, atirando contra os presentes. Naturalmente, as pessoas correriam para esconder-se atrás de cadeiras e paredes.

O que o professor Johnsen quis ilustrar era que haveria lugares onde poderiam tentar se esconder. Em terra, muitos animais se camuflam entre folhagens e em outros ambientes; nas águas costeiras, animais marinhos se confundem com a areia ou se escondem entre corais e pedras. Mas, no oceano profundo, animais que flutuam na água não têm onde buscar refúgio.

Hippopodius hippopus, Japatella diaphana e Orchistoma pileus

A transparência é a estratégia mais óbvia a seguir. Johnsen começou a pesquisá-la há quase 20 anos.

A transparência não é uma simples falta de pigmentação. Johnsen observa que os albinos não são invisíveis; em vez disso, o corpo inteiro precisa absorver ou dispersar o mínimo possível de luz.

A dispersão é um problema. Quando a luz penetra um material com índice de refração diferente, sendo o índice de refração muitas vezes proporcional à densidade, parte da luz se reflete e parte dela se dobra. Isso explica por que seria dificílimo encontrar uma vaca ou um pombo transparentes: a densidade do ar é tão menor que a da carne que mesmo um animal terrestre transparente provavelmente poderia ser visto facilmente graças a seus reflexos.

A água é muito mais densa que o ar, e os tecidos corporais têm densidade aproximadamente igual à da água, o que reduz muito a quantidade de dispersão. Mas alguns órgãos são mais densos que outros, e os animais transparentes têm seus órgãos internos dispostos de modo diferente, de modo a minimizar os reflexos.

As medições feitas por Johnsen dos animais transparentes que ele trouxe das profundezas mostraram que entre 20% e 90% da luz os atravessa sem ser perturbada. “Seria possível ler um livro que estivesse do outro lado desses animais”, ele comenta.

Mas a transparência pode complicar a vida. Os animais transparentes que vivem perto da superfície podem ser queimados pelo sol, não apenas em sua pele, mas em seu interior. Para proteger-se da luz ultravioleta, “esses sujeitos basicamente têm protetor solar em seus tecidos transparentes”, disse Johnsen.

A evolução criou dois outros recursos de invisibilidade: espelhos e lâmpadas biológicas.

Para procurar seu alimento, alguns predadores procuram silhuetas ao alto. “Vemos muitos animais com olhos voltados para o alto. Até a lula tem um olho grande voltado para cima e um olho ‘normal’ que olha para o lado”, disse Steven Haddock, cientista do Instituto de Pesquisas do Aquário Monterey Bay, na Califórnia.

As laterais prateadas de peixes como arenques e sardinhas são sistemas de espelhos: eles refletem a luz que vai para baixo, do mesmo modo como uma parte do céu às vezes é refletida por um arranha-céu envidraçado.

A terceira estratégia, chamada contrailuminação, também procura imitar a luz que vai para baixo. Mas, em vez de espelhos, o animal gera seu próprio brilho, como fazem os vagalumes, com fotóforos, órgãos produtores de luz.

Os animais que empregam a contrailuminação se certificam de que a luz que produzem seja voltada para baixo.

Alguns animais desenvolveram maneiras de derrotar a camuflagem. Os olhos de algumas espécies de lulas e camarões conseguem diferenciar entre as polarizações de luz, algo que muitos insetos conseguem, mas que pessoas não são capazes de fazer sem óculos de sol polarizados.

Os fótons, ou partículas de luz, podem ser visualizados como setas com nadadeiras caudais que representam os campos magnéticos e elétricos oscilantes, e a polarização representa a orientação dos campos. Aos olhos humanos, a cor da luz refletida não muda. Quando é refletida, o ângulo de polarização muda.

À medida que o sol se desloca pelo céu, a polarização da luz que filtra até as profundezas muda, e, para um olho sensível, um peixe espelhado de repente aparece.

“Vivemos cercados por um mundo inteiramente misterioso”, disse Johnsen. “E o fato de que não podemos enxergá-lo faz com que o ignoremos."

Fonte: Gazeta do Povo

Para refletir um pouco:

Fonte: Revista Construir Notícias